(57)【要約】  本発明は、風力タービンのタワー部分を接続するための接続エレメント、タワー部分、タワーおよび風力タービン、ならびにタワー部分を製造する方法およびタワー部分を接続する方法に関する。接続エレメントは、タワーの周面のセグメントの形状を有し、かつタワー部分の周面上に配置されるように設計されている固定面を備え、また、固定面に対して角度をなして配置されており、固定面および固定エレメントを受けるためのレセプタクルを有する接続面を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力タービン（１００）のタワーのタワー部分（１０１）を接続する接続エレメント（２００）であって、
前記タワーの周面のセグメントの形状を有しており、前記タワー部分（１０１）の周面に配置されるように設計された固定面（２０１）と、
前記固定面（２０１）に対して角度をなして配置され、固定エレメント（３００）を受けるためのレセプタクル（２１０）を有する接続面（２０２）と、
を備えた接続エレメント（２００）。
【請求項２】
前記固定面（２０１）は、前記タワーの内周面のセグメントの形状を有し、タワー部分（１０１）の内周面に配置されるように設計されており、および/または、前記固定面（２０１）は、前記タワーの外周面の一部の形状を有し、タワー部分（１０１）の外周面に配置されるように設計されている、
請求項１に記載の接続エレメント（２００）。
【請求項３】
前記接続エレメント（２００）は、接線方向および／またはその広がりの主方向に沿って円形リングセグメントに対応する広がりを有し、および／または、
前記レセプタクル（２１０）は、貫通孔および／またはめくら穴の形態を取る、
請求項１または２に記載の接続エレメント（２００）。
【請求項４】
前記レセプタクル（２１０）は、一列に配置されており、および／または、
前記レセプタクル（２１０）は、２列、３列またはそれ以上の列に配置されており、
好ましくは、前記２列は、半径方向において互いに離間しており、
前記列は、直線的または接線方向に配向されている、
請求項１から３のいずれか１項に記載の接続エレメント（２００）。
【請求項５】
好ましくは、前記固定面（２０１）のほぼ反対側に配置された前面（２０３）を備え、および／または、
好ましくは、前記接続面（２０２）のほぼ反対側に配置された前面（２０４）を備え、および／または、
好ましくは、互いにほぼ反対側に配置され、および／または、好ましくは、径方向および／または垂直に配置された２つの側面（２０５）を備えている、
請求項１から４のいずれか１項に記載の接続エレメント（２００）。
【請求項６】
設置状態において、前記接続面（２０２）および前記前面（２０４）は互いにほぼ平行に配置されており、および／または、
前記設置状態において、前記接続面（２０２）および／または前記前面（２０４）は、ほぼ水平に配置されており、および／または、
前記設置状態において、前記接続面（２０２）の方向の主方向、および／または、前記前面（２０４）の方向の主方向、および／または、前記固定面（２０１）の方向の主方向、および／または、前記前面（２０３）の方向の主方向がほぼ接線方向に配置され、および／または、
前記固定面（２０１）および前記前面（２０３）は、互いにほぼ同軸に配置されており、および／または、前記前面（２０３）は、ほぼ直線上に形成され、および／または、
前記設置状態において、前記固定面（２０１）および／または前記前面（２０３）は、ほぼ垂直に配置されている、
請求項１から５のいずれか１項に記載の接続エレメント（２００）。
【請求項７】
前記固定面（２０１）および／または前記前面（２０３）および／または接続面（２０２）および／または前記前面（２０４）および／または２つの前記側面（２０５）は、同一面に配置されておらず、および／または、
前記固定面（２０１）および／または前記前面（２０３）および／または前記接続面（２０２）および／または前記前面（２０４）および／または２つの前記側面（２０５）は、立体を囲んでおり、および／または、
前記固定面（２０１）および／または前記前面（２０３）および／または前記前面（２０４）および／または２つの前記側面（２０５）は、レセプタクル（２１０）を有さず、および／または、
前記固定面（２０１）は、前記前面（２０３）よりも大きい接線方向の広がりを有し、および／または、前記接続エレメント（２００）は、前記接線方向において１つ以上のリップ延長部（２０６’）を有する、
請求項１から６のいずれか１項に記載の接続エレメント（２００）。
【請求項８】
前記タワー部分（１０１）の周面上に配置された、請求項１から７のいずれか１項に記載の２つ、３つまたはそれ以上の接続エレメント（２００）を備えた、
風力タービン（１００）のタワーのタワー部分（１０１）。
【請求項９】
前記接続エレメント（２００）は、好ましくは、円周方向において等距離で、互いに離間しており、および／または、前記接続エレメント（２００）は、前記タワー部分（１０１）の周面へ、一体的に接着され、特に、溶接されている、
請求項８に記載のタワー部分（１０１）。
【請求項１０】
２つのタワー部分（１０１）のレセプタクル（２１０）に配置された固定手段を介して互いに接続される、請求項８または９に記載の２つのタワー部分（１０１）を備えた風力タービン（１００）のタワーの部品。
【請求項１１】
請求項１０に記載のタワーの部品、および／または、
請求項９または１０に記載の少なくとも１つのタワー部分（１０１）、および／または、
請求項１から８のいずれか１項に記載の少なくとも１つの接続エレメント、
を備えた風力タービン（１００）のタワー。
【請求項１２】
請求項１１に記載の少なくとも１つのタワー、および／または、
請求項１１に記載の少なくとも１つのタワーの部品、および／または、
請求項９または１０に記載の少なくとも１つのタワー部分（１０１）、および／または、
請求項１から８のいずれか１項に記載の少なくとも１つの接続エレメント、
を備えた風力タービン（１００）。
【請求項１３】
タワー部分（１０１）を提供するステップと、
請求項１から８のいずれか１項に記載の接続エレメントを、前記タワー部分（１０１）の周面に配置するステップと、
を備えた風力タービン（１００）のタワー部分（１０１）の製造方法。
【請求項１４】
好ましくは、前記タワー部分（１０１）を第１組立て現場から第２組立て現場まで搬送するステップと、
好ましくは、大きな軸方向の範囲を有する別のタワー部分に、前記タワー部分を接続するステップと、
を備えた請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
請求項７に記載の２つのタワー部分（１０１）を上下に配置するステップと、
前記２つのタワー部分（１０１）の接続エレメント（２００）の前記レセプタクル（２１０）において、固定エレメント（３００）を配置することによって、前記２つのタワー部分（１０１）を接続するステップと、
を備えた風力タービン（１００）のタワー部分（１０１）の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風力タービンのタワーのタワー部分を接続するための接続エレメントに関する。本発明は、さらに、風力タービンのタワーのタワー部分、風力タービンのタワーの部品、風力タービンのタワーおよび風力タービンに関する。本発明は、さらに、風力タービンのタワーのタワー部分を製造する方法および風力タービンのタワーのタワー部分を接続する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
風力タービンのタワー、特に、鋼のタワーのタワー部分は、通常、接続フランジによって互いに接続されている。タワー部分の一端に取り付けるためのそのような接続フランジは、例えば、独国特許出願公開第１０１２６ ０４９号明細書または独国特許発明第１０３２５ ０３２から知られている。しかしながら、環状の接続フランジの製造および輸送は、特に大きな高さのタワーの下端部に特に見られるような大きな直径のために、複雑で高価である。さらに、接続部の信頼性および／または耐荷重の向上もまた望ましい。
【０００３】
本願の優先権主張出願について、ドイツ特許商標庁は、以下の先行技術文献をサーチした：独国特許出願公開第１０ ２０１０ ０２５ ８４０号明細書。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０ ２０１０ ０２５ ８４０号明細書
【発明の概要】
【０００５】
したがって、本発明の目的は、既存の解決策の１つまたは複数の不利点を低減または排除するタワー部分を接続するための接続エレメント、タワー部分、タワーの部品、タワーおよび風力タービン、タワー部分の製造方法およびタワーの接続方法を特定することである。また、本発明の目的は、信頼性および／または耐荷重を改善する、タワー部分を接続するための接続エレメント、タワー部分、タワーの部品、タワーおよび風力タービン、ならびにタワー部分の製造方法およびタワー部分の接続方法を特定することでもある。
【０００６】
本発明の第１の態様によれば、この目的は、タワーの周面のセグメントの形状を有し、タワー部分の周面に配置されるように設計される固定面を備え、また、固定面に対して角度をなして配置され、固定エレメントを受けるためのレセプタクルを有する接続面を備えた、風力タービンのタワーのタワー部分を接続するための接続エレメントによって達成される。
【０００７】
本発明に係る接続エレメントは、タワー部分、特に鋼のタワーの周面に配置される固定面を有している。さらに、本発明に係る接続エレメントは、タワーの周面のセグメントに対応する形状を有している。このため、固定面は、タワー部分の周面の一部の形状にほぼ対応する。タワー部分が実質的に管状および／または中空円筒形である場合、固定面は、したがって円筒形の横方向セグメントの形態を有することが好ましい。タワー部分が実質的に円錐台形である場合、固定面は、したがって円錐の横方向セグメント、特に、円錐台の形状を有することが好ましい。タワー部分が多角形である場合、固定面は、したがって多角形タワー部分の側面のうちの１つの周面に対応する平面的な面積範囲を有することが好ましい。
【０００８】
タワーの周面のセグメントとしての固定面の形状は、特に、タワーの周方向におけるセグメントを意味し、これは、特に、個々の接続エレメントの固定面が、リング、特に、円形のリングまたは多角形を形成せず、むしろその円周の一部にわたってのみタワー部分の円周面を覆うことを意味する。
【０００９】
固定面は、平面であるように、特に、湾曲していないように設計することができ、または、半径を有することができ、この半径もまた、タワー部分の周面の半径に対応するか、またはこの半径よりわずかに小さいことが好ましい。特に、固定面が円錐の横方向セグメントの形状を有する場合、この半径は、設置状態において、垂直方向に、特に、上方に向かってテーパ状に変化し得る。
【００１０】
設置状態および運転状態では、風力タービンのタワーは、一般に、縦方向の縦軸と、この縦軸に直交する環状の断面とを有する。この環状断面は、円形または環状であるか、あるいは多角形を有することができる。したがって、本出願では、用語「環状」は、円形のリング形状だけでなく、複数の直線部分を有する多角形および／またはマルチコーナー形状も意味すると理解されるべきである。
【００１１】
ここで、タワー部分およびタワー部分に対する接続エレメントに関して言及される限り、これは、接続エレメントがタワー部分の周面に配置されている接続エレメントの設置状態を指す。特に、例えば、径方向、接線方向、周方向等の方向に関する記載は、タワー、特に、タワーの実質的に垂直な縦軸を指すことが好ましく、特に、円形断面および多角形断面の両方に対するこのようなタワーを指す。さらに好ましくは、水平、垂直、下向き、上向きなどの記載も同様に、風力タービンのタワーにおけるタワー部分への接続エレメントの設置状態を指す。
【００１２】
タワー部分は、ここでは、円環状または多角形の断面を有することができる環状エレメントとして理解される。円形の環状断面を有するタワー部分は、例えば、円筒形または円錐台（特に、テーパ付きタワーの場合）の外形を有することができる。
【００１３】
タワーは、設置状態および風力タービンの運転状態において、互いに垂直に上下に配置された複数のタワー部分を含む。ここで設置状態として理解されるのは、特に、対応する運転準備が整ったロータを持つナセルがタワー上に配置されている限りにおいて、風力タービンの運転状態にも対応する垂直配向タワーに関する状態である。例えば、タワーまたはその部品の製造および／または輸送の場合における、長手方向軸の実質的に水平方向の向きは、ここでは設置状態によって意味されるものではない。設置状態について記載された向きは、製造または輸送の少なくとも一方の状態において、タワーまたはその部品の一時的に垂直でない向きの長手方向軸に対応して適合されるべきである。
【００１４】
風力タービンのタワーは、通常、下端から上端に向かって細くなっている。先細りタワーのタワー壁の向きは、一般的には、垂直線から数度だけずれている。本出願において、特に、上向き、下向き、半径方向、水平方向、垂直方向等の設置状態での向きについて言及する場合、したがって、これは、先細りのタワー、したがって垂直に対してわずかに傾斜しているタワーの壁にも同様に適用される。
【００１５】
風力タービンのタワーのための様々な構成モードが知られており、特に、コンクリートおよび／または鉄筋コンクリートおよび／またはプレストレストコンクリートおよび／または鋼からなる構成のソリッドモードを有するタワーが普及している。本発明は、特に、構成の鋼モードを持つタワーに関し、または、鋼製のタワー部分に接続エレメントを固定、特に、溶接される構成の鋼モードを持つタワーの部品に関する。しかしながら、接続エレメントは、また、例えば、接続エレメントの一部をコンクリートで埋め込むことによって、コンクリートおよび／または鉄筋コンクリートおよび／またはプレストレストコンクリートからなるタワー部分に固定されることもできる。
【００１６】
固定面は、特に、接続エレメントをタワー部分に取り付けるか、または固定するのに役立つ。特に、この目的のために、特に、接続エレメントの設置状態における固定面の上側のエッジおよび／または下側のエッジで、実質的に直線状の固定を行うこともできる。
【００１７】
固定面に加えて、接続エレメントは、固定面に対して角度を成して配置された接続面を有する。固定面と接続面とが互いに角度を成して配置されていることは、特に、２つの面が同一平面上に存在しないことを意味する。固定面がシリンダの側方セグメントの形状を有するか、または平面設計のものである接続エレメントの場合、接続面は、好ましくは、固定面に対して直角に配向される。先細りのタワー部分に設けられ、その固定面が、例えば円錐の横向きセグメントの形状を有するか、あるいは平面設計のものである接続エレメントの場合、接続面は、好ましくは固定部に対して、例えば、６０°から９０°の角度のように、９０°とは異なる角度をもって配向されてもよい。
【００１８】
接続面に配置されたレセプタクルは、固定エレメントを受けるのに役立つ。特に、レセプタクルは、別のタワー部分に配置されている別の接続エレメントの接続面のレセプタクルに配置されている固定エレメントを受けるように配置および設計されていることが好ましい。
【００１９】
接続エレメントの特別な利点は、環状、特に円環状のフランジの成形を省くことができることである。タワー部分の円周方向における接続エレメントの範囲は、好ましくは、３６０度未満、特に、１８０度未満、好ましくは９０度未満に対応する。特に、６０度未満、特に、４５度未満、例えば、３０度未満のタワー部分の円周方向における接続エレメントの範囲が好ましい。
【００２０】
このような個々の接続エレメントは、環状、特に、円環状の接続フランジよりも著しく費用対効果の高い方法で、製造および／または輸送することができる。さらに、そのような個々の接続エレメントはまた、より費用対効果の高い方法で、および／またはより高い信頼性でタワー部分に接続される。例えば、溶接による、接続エレメントのタワー部分への一体的に結合された接続は、タワー部分がタワーを建設する予定の建設現場に輸送される前でさえも、確実な製造条件下で行うことが好ましい。
【００２１】
さらに、円形、特に、円環状の接続フランジに対応する場合よりも、経済的および／または製造上および／または運搬上の理由よりも、軸方向および／または径方向により広い範囲を有する接続エレメントが、このように製造される。このようにして、そのような接続エレメントによって生成される接続部のより高い耐荷重が達成される。
【００２２】
固定面は、タワーの内周面のセグメントの形状を有することができ、タワー部分の内周面に配置されるように設計される。この構成では、接続エレメントは、タワーの外周面上に見えないことが好ましい。さらに、個々の接続エレメントの配置は、タワー内の内部構成に関してより大きな柔軟性を可能にする。例えば、タワー内面の特定のセグメントは、例えば、配線、クライミングエイドなどのような内部付属品をなしにできる。
【００２３】
固定面は、また、タワーの外周面のセグメントの形状を有し、タワー部分の外周面に配置されるように設計される。
例えば、Ｔフランジを交換するために、内周面と外周面とにおける接続エレメントの組み合わせもまた好ましい。
【００２４】
好ましい改良形態では、接続エレメントは、接線方向におよび／またはその広がりの主方向に沿って、円環状セグメントに対応する広がりを有することが提供される。接続エレメントの広がりの主方向は、好ましくは、接線方向にある。特に、固定面が、円筒または円錐の側方セグメントの形状を有するだけでなく、接続エレメントが全体として円環状セグメントにのみ対応し、すなわち円環状ではないことが好ましい。
【００２５】
好ましい実施形態によれば、接続エレメントは、接線方向におよび／またはその広がりの主方向に沿って、多角形のセグメントに対応する広がりを有する。接続エレメントの広がりの主方向は、多角形の辺のうちの１つの方向にある、または平行であることが好ましく、ここでは接線方向とも呼ばれる。特に、固定面が多角形のセグメントの形状を有するだけでなく、接続エレメントが全体的にセグメントにのみ対応する、すなわち多角形の意味で環状ではないことが好ましい。
【００２６】
好ましい実施形態によれば、レセプタクルが貫通孔および／またはめくら穴の形態をとる。レセプタクルは、全てが貫通孔の形態をとることができ、または全てがめくら穴の形態をとることができる。レセプタクルは、部分的に貫通孔の形態をとることができ、部分的にめくら穴の形態をとることもできる。レセプタクルは、好ましくは、穴、特に、ねじ穴、および／または、ねじ穴の形態をとることができ、そして好ましくは雌ねじを有する。さらに好ましくは、レセプタクルは、雄ねじ、特に、ねじ、ねじ付きボルトなどを用いて固定エレメントを受けるように配置および設計されている。
【００２７】
レセプタクルが一列に配置されていることがさらに好ましい。好ましい展開は、レセプタクルが、２列、３列、またはそれ以上の列に配置されているという事実によって区別される。特に、２列、３列またはそれ以上の列は、径方向において、互いに離間していることが好ましい。
【００２８】
複数列のレセプタクルを設けることは、特に、これらが径方向に互いに離間している場合には、接続エレメントを用いて製造された接続部の耐荷重を著しく増大させることができる。環状、特に、円環状の接続フランジと比較して、接続エレメントの径方向の拡大は、経済的におよび／または製造上および／または輸送上の理由で著しく簡単である。したがって、接続エレメントの場合には、まず第１に、径方向に間隔を空けて配置された２列以上のレセプタクル、および、それに対応してより多数の固定エレメントを設けることが、より簡単であるか、および／または経済的に好都合である。特に、結果として生じるレバーの増加のために、そのような接続エレメントを用いて製造される接続部の耐荷重を著しく増加させることができる。さらに、接続エレメントは、環状、特に円環状の接続フランジよりも高い公差でより容易に製造することができる。タワー部分における接線方向および／または円周方向に接続エレメントを離間させることによっても、特に、この方向において要求される寸法安定性に関して利点を得ることが可能になる。縦方向に分割されたタワー部分の場合でさえ、個々の接続エレメントを設けることはこのようにして製造されるべき環状、特に円環状の接続フランジにとって、分割されるために複雑な方法で製造されることが最初に必要とされないため、有利である。
【００２９】
さらに、列が、直線的にまたは接線方向に配向されていることが好ましい。列の接線方向または直線的な向きは、固定面に対して同軸または平行な列の配置に対応することが好ましい。直線状の列の配置は、特に、その２つの端点間の最短接続としての列の向きに対応する。
【００３０】
特に、列のレセプタクルは、等間隔に配置されている、および／または均一な間隔で互いに離間している。列のレセプタクルは、接線方向に互いに離間していることが好ましい。異なる列のレセプタクルは、径方向に互いに離間していることが好ましい。
【００３１】
さらに好ましい展開は、好ましくは、固定面と実質的に反対側に配置される前面、および／または、好ましくは、接続面と実質的に反対側に配置される対向面によって特徴付けられる。接続面は、好ましくは、固定面と前面とに接続される。さらに好ましくは、対向面は、固定面と前面とに接続されている。
【００３２】
さらに好ましい改良形態は、好ましくは、互いに実質的に反対側にあり、および／または、設置状態で実質的に径方向および／または垂直に配置された２つの側面を備えている。２つの側面は、それぞれ固定面、前面、接続面および対向面に接続されることが好ましい。
【００３３】
接続面と対向面とは、互いに実質的に平行に配置されていることがさらに好ましい。好ましい展開は、設置状態において、接続面および／または対向面が、実質的に水平に配置されているという事実によって区別される。
【００３４】
さらに、設置状態において、接続面の主延在方向および／または対向面の主延在方向および／または固定面および／または固定面主延在方向が、好ましくは設けられる。前面の主方向範囲は、実質的に接線方向に配置されている。
【００３５】
さらに、好ましくは、設置状態において、接続面の広がりの主方向および／または対向面の広がりの主方向および／または固定面の広がりの主方向および／または前面の広がりの主方向は、ほぼ接線方向に配置されている。
【００３６】
好ましい実施形態によれば、固定面と前面とが互いに実質的に同軸に配置され、および／または、前面が実質的に直線状に形成されることが提供される。
前面が直線状に形成されていることは、特に、前面が湾曲していない場合に特に好ましい。
【００３７】
設置状態において、固定面および／または前面は、設置状態において実質的に垂直に配置されることがさらに好ましい。円錐台の形態のタワー部分を有する上方に先細りのタワーの場合、設置状態における固定面および／または前面の円錐側面に対して平行に、またはタワー部分に対して同軸に配置された向きも、ここでは実質的に垂直と称される。
【００３８】
円錐形の側方セグメントの形態の固定面の設計では、固定面の半径は、一般的に、設置状態における上端部と下端部で異なる。例えば、固定面から接続面への移行部における固定面の半径は、固定面から対向面への移行部における固定面の半径とは異なり得る。どの半径が大きいか、どれが小さいかは、特に、設置状態および／またはタワーが先細りする方向に依存する。
【００３９】
好ましい展開は、固定面および／または前面および／または接続面および／または対向面および／または２つの側面が同一平面内に配置されているか、または配置されていないという事実によって区別される。
【００４０】
さらに、固定面および／または前面および／または接続面および／または対向面および／または２つの側面は、立体を囲むかまたは囲むことが好ましい。本体の広がりの主方向は、接線方向にあることが好ましい。
【００４１】
さらなる好ましい実施形態によれば、固定面および／または前面および／または対向面および／または２つの側面は、レセプタクルであるか、またはレセプタクルを含まないことが提供される。
【００４２】
それらが貫通孔の形態をとる場合、レセプタクルは、好ましくは、接続面から対向面まで広がる。レセプタクルがめくら穴の形態をとる場合、レセプタクルは、好ましくは、対向面の前で終端し、その結果、この場合、対向面はレセプタクルを含まない。
【００４３】
さらなる好ましい改良形態では、固定面は、前面および／または接続エレメントが接線方向に１つまたは複数のリップ延長部を有するより大きな接線範囲を有することが提供される。固定面のより大きい接線方向の広がりは、好ましくは、接続エレメントの径方向における広がりとそれに対応して前面のより小さい接線方向の広がりとに基づいていないかまたは単独では基づいていない。
【００４４】
むしろ、接線方向のリップ延長部は、好ましくは、径方向において固定面に隣接して、好ましくは、接続エレメントの接線方向の端部および／または側面の両方に設けられる。その結果、隣接する接続エレメント間の周方向の隙間を減少させる、または、無くすことができる。これは、この領域におけるタワー部分の厚さに課される要件を有利に減少させ、および／または、この領域におけるタワー部分の耐荷重を改善することができる。
【００４５】
レセプタクルは、設置状態で、好ましくは、接続面から立体内へ実質的に垂直方向に延伸する。さらに好ましくは、レセプタクルは、好ましくは、固定面および／または前面および／または側面に平行に延伸する。レセプタクルは、好ましくは、接続面および／または対向面に対して直角に延びることがさらに好ましい。
【００４６】
本発明のさらなる態様によれば、冒頭に述べた目的は、タワー部分の円周面上に配置された２つ、３つまたはそれ以上の上述した接続エレメントを含む風力タービンのタワーのタワー部分によって達成される。
【００４７】
接続エレメントは、タワー部分の一方または両方の軸方向端部に配置されることが好ましい。さらに好ましくは、接続エレメントは、接続エレメントの接続面が軸方向の外側および／または内側を向くように、タワー部分の周面に配置される。
【００４８】
タワー部分の好ましい改良は、接続エレメントが周方向および／または接線方向に互いに、好ましくは、等距離に離間されていることを提供する。
タワー部分の個々のまたは全ての接続エレメントはまた、タワー部分の軸方向端部に対して軸方向に、特に、タワー部分の垂直姿勢に対して軸方向に上方または下方にオフセットされる。隣接するタワー部分の軸方向に隣接する端部の接続エレメントは、反対側の軸方向にオフセットされていることが好ましい。このようにして、接続エレメントは、例えば、取り付け中に、互いに対するタワー部分の位置決めおよび／またはセンタリングを単純化することができる。
【００４９】
タワー部分のさらなる好ましい改良は、接続エレメントが、タワー部分の内面に、一体的に結合され、特に、溶接されることを提供する。接続は、例えば、溶接ロボットを用いて、安全な製造条件下で行われることが好ましい。例えば、突合せシームおよび／またはフィレットシームおよび／または（二重）ＨＶシームおよび／またはＪシームを用いて、接続エレメントをタワー部分の周面に溶接接続することができる。接続エレメントは、好ましくは、設置状態における固定面の上端、および／または設置状態における固定面の下端において、タワー部分に接続される。
【００５０】
本発明のさらなる態様によれば、冒頭に述べた目的は、２つのタワー部分のレセプタクルに配置された固定手段を介して互いに接続された２つの上述したタワー部分を含む、風力タービンのタワーの部品によって達成される。
【００５１】
２つのタワー部分は、好ましくは、上下に同軸に配置されている。さらに好ましくは、その上に配置された接続エレメントを有する２つのタワー部分は、固定エレメントは、下部タワー部分の接続エレメントのレセプタクルおよび上部タワー部分の接続エレメントのレセプタクル内に受けられ、および／または上部および下部接続エレメントのこれらのレセプタクルを貫通することができるという結果を持って、２つのタワー部分の互いの上に配置された接続エレメントのレセプタクルがそれぞれ同軸に配向されるように配向される。
【００５２】
タワーの部品のさらに好ましい改良は、固定手段が、ネジ、および／または、ネジ付きボルトの形態をとることを提供する。
本発明のさらなる態様によれば、冒頭に述べた目的は、少なくとも１つの上記タワー部分、および／または少なくとも１つの上記タワー部分、および／または少なくとも１つの上記接続エレメントを含む、風力タービンのタワーによって達成される。
【００５３】
本発明のさらなる態様によれば、冒頭に述べた目的は、少なくとも１つの上述したタワー、および／または少なくとも１つのタワーの上記部品、および／または少なくとも１つの上記タワー部分、および／または少なくとも１つの上記接続エレメントを含む風力タービンによって達成される。
本発明のさらなる態様によれば、冒頭に述べた目的は、タワー部分を提供すること、タワー部分の周面上に上述の接続エレメントを配置することを含む、風力タービンのタワーのタワー部分を製造する方法によって達成される。
風力タービンのタワーのタワー部分を製造する方法は、好ましくは、第１の組立現場から第２の組立現場へとタワー部分を搬送すること、および、好ましくはより大きな軸方向範囲を有する別のタワー部分にタワー部分を接続することにより、開発することができることが好ましい。
【００５４】
この改良形態では、例えば、５ｍ未満、特に２ｍ未満、好ましくは１ｍ未満の小さい軸方向範囲を有するタワー部分に、最初に接続エレメントが設けられる。これは、例えば、周面にわたって分布する個々の接続エレメントを取り付けるために特に設計することができる第１の組立現場で行われることが好ましい。接続エレメントをその上に配置したこのタワー部分は、例えば、第２の組立現場に輸送することができ、そこでこのタワー部分は別のタワー部分に接続される。別のタワー部分は、より大きな軸方向範囲、特にその上に配置された接続エレメントを有するタワー部分の倍数に対応する軸方向範囲を有することが好ましい。したがって、この方法は、最初に接続エレメントをタワー部分に接続し、次に、それに接続するためにそのような、好ましくは短いタワー部分をかなり長いタワー部分に搬送することを可能にする。接続エレメントを有するそのような短いタワー部分の輸送は、長いさらなるタワー部分のそれよりもかなり容易である。タワー部分への個々の接続エレメントの取り付けもまた、短いタワー部分ではかなり容易である。接続エレメントを有する短いタワー部分と長い別のタワー部分との接続は、溶接によって、および／または、さらに好ましくは、タワー部分の全周面に沿って行われることが好ましい。
【００５５】
本発明のさらなる態様によれば、冒頭に述べた目的は、２つの上記タワー部分を上下に配置すること、および２つのタワー部分の接続エレメントのレセプタクルに固定エレメントを配置することによって２つのタワー部分を接続することを含む、風力タービンのタワーのタワー部分を接続する方法によって達成される。タワー部分は、特に、風力タービンの運転状態においてそれらが縦方向において上下に配置されるように上下に配置されている。製造中および／または輸送中、これは、例えば、オフショアタワーのオフショア輸送中の垂直方向の配置にも対応することができるが、タワーまたはタワー部分が横たわっているまたは傾斜して輸送される場合は、実質的に水平方向の配置にも対応することができる。
【００５６】
本発明のこれらのさらなる態様の装置および方法は、好ましくは、それらを本発明による接続エレメントと共に使用するためおよび前記エレメントの発展形で使用するために特に適したものにする特徴または方法ステップを有する。本発明のこれらのさらなる態様の利点、実施形態の変形形態および実施形態の詳細ならびにそれらの可能な発展形態に関して、接続エレメントの対応する特徴およびその可能な発展形態の前述の説明も参照されたい。
【００５７】
本発明の好ましい実施形態は、以下の図面を用いて例示しながら説明される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】タワーおよびナセルを有する風力タービンを示す立体図。
【図２】４つの接続エレメントを有する長手方向に分割されたタワー部分の３分の１を示す立体図。
【図３】まだ接続されていない２つのタワー部分を有するタワーの部品を示す立体図。
【図４】上部タワー部分、接続エレメントおよび固定エレメントがそれぞれそれらのエッジによってのみ示された、図３に従ったタワーの部品を示す図。
【図５】３つの接続エレメント、特に下部タワー部分を示す立体図。
【図６】３つの接続エレメント、特に上部タワー部分を示す立体図。
【図７】接続エレメントの他の実施形態を示す立体図。
【図８】接続エレメントの他の実施形態を示す立体図。
【発明を実施するための形態】
【００５９】
図１は、特に、タワー１０２、ナセル１０４を有する風力発電設備１００を示す。３つのロータブレード１０８を有するロータ１０６とスピナ１１０とは、ナセル１０４に設けられている。ロータ１０６は、運転時に、風によって回転運動するように設定され、それにより、ナセル１０４内の発電機を駆動する。タワー１０２は、図２および図３に示される２つ以上のタワー部分１０１を有している。
【００６０】
図２は、４つの接続エレメント２００を有する風力タービン１００のタワー１０２のための長手方向に分割されたタワー部分１０１の３／１（１２０度）の立体図を示す。接続エレメント２００の１つでは、固定エレメント３００が、レセプタクル２１０に配置されている。
【００６１】
図３および図４は、垂直方向に上下に配置された２つの同軸のタワー部分１０１を有するタワーの部品を示す。図４では、上部のタワー部分１０１、接続エレメント２００および固定エレメント３００は、それらのエッジによってのみ示されている。特に、リング１０３は、上部のタワー部分１０１の軸方向における上端および下端をマークしている。固定エレメント３００の上端および下端は、３０１および３０２で示されている。
【００６２】
２つのタワー部１０１は、それぞれ、接線方向および／または円周方向に互いに離間して等距離に配置された１２個の接続エレメント２００を有する。接続エレメント２００は、タワー部分１０１の円周方向の広がりが３０度未満である。
【００６３】
下部タワー部分１０１において、接続エレメント２００は、軸方向上端に配置されている。上部タワー部分１０１において、接続エレメント２００は、軸方向下端に配置されている。
【００６４】
２つのタワー部分１０１は、固定エレメント３００（ここでは１つの接続エレメント２００についてのみ示されている）が、その下方に軸方向に位置するそれぞれの接続エレメントのレセプタクルに係合できるように互いに対して配向されている。
【００６５】
図５および図６は、下部および上部タワー部分１０１の接続エレメントをより詳細に示している。固定エレメント３００は、１つの接続エレメント２００に対してのみ示されているが、好ましくは、全ての接続エレメント２００のレセプタクル内に配置されている。固定エレメント３００は、上下に配置された２つの接続エレメントを上下に相互接続できるように配置および設計されることが好ましい。
【００６６】
接続エレメント２００のそれぞれは、タワーの内周面のセグメントの形状、ここに示されている例示的な実施形態では、円筒の側方セグメントの形状を有する固定面２０１を有する。固定面は、タワー部１０１の内面に配置されるように設計されている。これに対応して、その固定面がタワーの外周面のセグメントの形状を有する接続エレメントを有することも可能である。タワーの外周面上に配置する場合、固定面と反対側に位置する前面は外側を向くであろう。
【００６７】
接続エレメント２００のそれぞれは、レセプタクル２１０を有する接続面２０２と、この接続面２０２の反対側に位置する対向面２０４とをさらに有する。接続エレメント２００の接続面２０２は、軸方向外側に向いている。
【００６８】
レセプタクル２１０は、貫通孔またはめくら穴であってもよい。図６に示す接続エレメント２００の場合、対向面２０４は、開口部を全く示さないので、レセプタクルはめくら穴の形態をとる。図５に示す接続エレメント２００の場合、レセプタクル２１０は、貫通孔またはめくら穴の形態をとることができる。
【００６９】
接続エレメント２００のそれぞれは、固定面２０１に対して実質的に反対側に位置する前面２０３をさらに有している。ここに示された固定エレメント２００の場合、前面２０３は直線状、すなわち湾曲しておらず、かつ２列のレセプタクル２１０の直線的な向きと平行になるように設計されている。例えば、列および／または前面２０３の接線方向または同軸方向の配向、または湾曲も同様に可能である。
【００７０】
接続エレメント２００のそれぞれは、互いに実質的に反対側に位置し、実質的に半径方向にも実質的に垂直にも配置された２つの側面２０５をさらに有する。２つの側面２０５はそれぞれ、固定面２０１、前面２０３、接続面２０２、および対向面２０４に接続されている。
【００７１】
側面２０５、固定面２０１および前面２０３は、レセプタクルを含まない。
固定面２０１、前面２０３、接続面２０２、対向面２０４、および側面２０５は、同一平面内に配置されておらず、立体を取り囲んでいる。ここに図示されている設置状態では、この本体の広がりの主方向は、実質的に接線方向において、固定面２０１の広がりの主方向、前面２０３の広がりの主方向、接続面２０２の広がりの主方向、対向面２０４の広がりの主方向とちょうど同じである。設置状態において実質的に垂直に配向された表面、すなわち固定面２０１、前面２０３および側面２０５に加えて、接続面２０２および対向面２０４は、設置状態において実質的に水平に配向される。
【００７２】
接続エレメント２００のレセプタクル２１０は、半径方向に互いに離間した２列に配置されている。２つの列は直線的に配置されており、すなわち、それらは接線方向および／または円周方向に配置されておらず、固定面２０１に対して同軸に配置されていない。ここに示されている列の直線的配置では、列の向きはそれらの中心点でのみ固定面２０１に対する接線に対応し、そうでなければ接線の向きから逸脱している。直線状の列の配置はまた、それらのそれぞれの端点、特に、それぞれの外側のレセプタクル２１０の間の最短接続としての列の向きにも対応する。
【００７３】
レセプタクル２１０は、設置状態において、接続面２０２から立体内へ実質的に垂直方向に延びる。レセプタクル２１０はまた、固定面２０１、前面２０３および側面２０５に平行に延伸する。レセプタクル２１０はさらに、接続面２０２および対向面２０４に対して直角に延伸する。
【００７４】
接続エレメント２００は、この固定面２０１によってタワー部分１０１の内面に、好ましくは一体的な結合によって、特に、固定面２０１の上側および下側のエッジ上の溶接シームの形態の直線接続によって接続される。その上側および下側のエッジにおいて、固定面２０１は、接続面２０２および対向面２０４に移行する。
【００７５】
図７は、残りの図面に示されている接続エレメント２００に加えて、またはその代わりとして使用することができる接続エレメント２００’の好ましい代替の実施形態を示している。接続エレメント２００’は、接続エレメント２００と同様に、固定面２０１’、前面２０３’、接続面２０２’、対向面２０４’および側面２０５’を有する。固定面２０１’は、前面２０３’よりも大きな接線方向の広がりを有する。これは、接続エレメント２００'が、２つの接続エレメントの間の領域でタワー部分を安定させるのに役立ち、特に、この領域でタワー部分の天井に配置された必要性を減らすことができる２つのリップ延長部２０６’を有するという事実によって引き起こされる。
【００７６】
タワー部分が中空円筒形であるように設計され、固定面２０１が円筒の側方セグメントの形状を有する図に示された設計の代替として、固定面２０１はまた、円筒形の形状を有することができる。円錐台の側方セグメントは、円錐台の形でタワー部分の内面に配置される。さらに、タワー部分は多角形設計のものとすることができ、固定面は湾曲することなく平坦に設計することができる。
【００７７】
図８には、接続エレメント２００ａがタワー部分１０１の外周面に配置され、接続エレメント２００ｂがタワー部分１０１の内周面に配置された別の可能性のある実施形態が示されている。接続エレメント２００ａの固定面２０１ａは、円環状のセグメントの形状を有し、タワー部１０１の外周面に配置されている。接続エレメント２００ａの場合、固定面２０１ａの反対側に位置する前面は外側を向く。接続エレメント２００ｂの固定面２０１ｂも同様に、円環状の形状を有しているが、タワー部分１０１の内周面上に配置されている。接続エレメント２００ｂの前面２０３ｂは、内側を向いている。
【００７８】
２つの接続エレメント２００ａ，２００ｂの接続面２０２ａ，２０２ｂは、ほぼ上方を向いており、レセプタクル２１０ａ，２１０ｂを有している。側面２０５ａ，２０５ｂは、接線方向を向いている。
【００７９】
図８に示される例から明らかなように、タワー部分１０１は、実質的に垂直の接合部１１１において組み立てられる複数の部品から構成される。接続エレメント２００ａの例によって図８に示されるように、１つ以上の接続エレメントが、それらがタワー部分のそのような垂直方向の接合部と重なるように配置されることが非常に好ましい。
【００８０】
接続エレメントおよびそれに接続されたタワー部分、ならびにそのようなタワー部分を有するタワーもまた様々な利点を有する。特に、そのような個々の接続エレメントは、円環状の接続フランジよりもはるかに費用効果的な方法で製造および輸送することができる。さらに、接続エレメントの径方向および軸方向の広がりは、円環状の接続フランジの場合よりも著しく簡単な方法で増大させることができ、その結果、２列のレセプタクル、したがって２列の固定エレメントの配置が得られ、これにより、接続の信頼性と耐荷重を向上させることができる。接続片の半径方向の広がりが大きいほど、特に、接続部のスパン長がより良好になる。さらに、個々の接続エレメントを配置することによって、タワー内の内部構成に関してより大きな柔軟性が可能になる。
【図１】
2019523362.tif 000003
【図２】
2019523362.tif 000004
【図３】
2019523362.tif 000005
【図４】
2019523362.tif 000006
【図５】
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【図６】
2019523362.tif 000008
【図７】
2019523362.tif 000009
【図８】
2019523362.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成31年2月26日(2019.2.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風力タービン（１００）のタワーのタワー部分（１０１）を接続する接続エレメント（２００）であって、
前記タワーの周面のセグメントの形状を有しており、前記タワー部分（１０１）の周面に配置されるように設計された固定面（２０１）と、
前記固定面（２０１）に対して角度をなして配置され、固定エレメント（３００）を受けるためのレセプタクル（２１０）を有する接続面（２０２）と、
を備えた接続エレメント（２００）。
【請求項２】
前記固定面（２０１）は、前記タワーの内周面のセグメントの形状を有し、タワー部分（１０１）の内周面に配置されるように設計されており、および/または、前記固定面（２０１）は、前記タワーの外周面の一部の形状を有し、タワー部分（１０１）の外周面に配置されるように設計されている、
請求項１に記載の接続エレメント（２００）。
【請求項３】
前記接続エレメント（２００）は、接線方向および／またはその広がりの主方向に沿って円形リングセグメントに対応する広がりを有し、および／または、
前記レセプタクル（２１０）は、貫通孔および／またはめくら穴の形態を取る、
請求項１または２に記載の接続エレメント（２００）。
【請求項４】
前記レセプタクル（２１０）は、一列に配置されており、および／または、
前記レセプタクル（２１０）は、２列、３列またはそれ以上の列に配置されており、
前記列は、直線的または接線方向に配向されている、
請求項１から３のいずれか１項に記載の接続エレメント（２００）。
【請求項５】
前記固定面（２０１）のほぼ反対側に配置された前面（２０３）を備え、および／または、
前記接続面（２０２）のほぼ反対側に配置された対向面（２０４）を備え、および／または、
互いにほぼ反対側に配置され、および／または、径方向および／または垂直に配置された２つの側面（２０５）を備えている、
請求項１から４のいずれか１項に記載の接続エレメント（２００）。
【請求項６】
設置状態において、前記接続面（２０２）および前記対向面（２０４）は互いにほぼ平行に配置されており、および／または、
前記設置状態において、前記接続面（２０２）および／または前記対向面（２０４）は、ほぼ水平に配置されており、および／または、
前記設置状態において、前記接続面（２０２）の方向の主方向、および／または、前記対向面（２０４）の方向の主方向、および／または、前記固定面（２０１）の方向の主方向、および／または、前記前面（２０３）の方向の主方向がほぼ接線方向に配置され、および／または、
前記固定面（２０１）および前記前面（２０３）は、互いにほぼ同軸に配置されており、および／または、前記前面（２０３）は、ほぼ直線上に形成され、および／または、
前記設置状態において、前記固定面（２０１）および／または前記前面（２０３）は、ほぼ垂直に配置されている、
請求項１から５のいずれか１項に記載の接続エレメント（２００）。
【請求項７】
前記固定面（２０１）および／または前記前面（２０３）および／または接続面（２０２）および／または前記対向面（２０４）および／または２つの前記側面（２０５）は、同一面に配置されておらず、および／または、
前記固定面（２０１）および／または前記前面（２０３）および／または前記接続面（２０２）および／または前記対向面（２０４）および／または２つの前記側面（２０５）は、立体を囲んでおり、および／または、
前記固定面（２０１）および／または前記前面（２０３）および／または前記対向面（２０４）および／または２つの前記側面（２０５）は、レセプタクル（２１０）を有さず、および／または、
前記固定面（２０１）は、前記前面（２０３）よりも大きい接線方向の広がりを有し、および／または、前記接続エレメント（２００）は、前記接線方向において１つ以上のリップ延長部（２０６’）を有する、
請求項１から６のいずれか１項に記載の接続エレメント（２００）。
【請求項８】
前記タワー部分（１０１）の周面上に配置された、請求項１から７のいずれか１項に記載の２つ、３つまたはそれ以上の接続エレメント（２００）を備えた、
風力タービン（１００）のタワーのタワー部分（１０１）。
【請求項９】
前記接続エレメント（２００）は、互いに離間しており、および／または、前記接続エレメント（２００）は、前記タワー部分（１０１）の周面へ、一体的に接着されている、
請求項８に記載のタワー部分（１０１）。
【請求項１０】
２つのタワー部分（１０１）のレセプタクル（２１０）に配置された固定手段を介して互いに接続される、請求項８または９に記載の２つのタワー部分（１０１）を備えた風力タービン（１００）のタワーの部品。
【請求項１１】
請求項１０に記載のタワーの部品、および／または、
請求項８または９に記載の少なくとも１つのタワー部分（１０１）、および／または、
請求項１から７のいずれか１項に記載の少なくとも１つの接続エレメント、
を備えた風力タービン（１００）のタワー。
【請求項１２】
請求項１１に記載の少なくとも１つのタワー、および／または、
請求項１０に記載の少なくとも１つのタワーの部品、および／または、
請求項８または９に記載の少なくとも１つのタワー部分（１０１）、および／または、
請求項１から７のいずれか１項に記載の少なくとも１つの接続エレメント、
を備えた風力タービン（１００）。
【請求項１３】
タワー部分（１０１）を提供するステップと、
請求項１から８のいずれか１項に記載の接続エレメントを、前記タワー部分（１０１）の周面に配置するステップと、
を備えた風力タービン（１００）のタワー部分（１０１）の製造方法。
【請求項１４】
前記タワー部分（１０１）を第１組立て現場から第２組立て現場まで搬送するステップと、
大きな軸方向の範囲を有する別のタワー部分に、前記タワー部分を接続するステップと、
を備えた請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
請求項７に記載の２つのタワー部分（１０１）を上下に配置するステップと、
前記２つのタワー部分（１０１）の接続エレメント（２００）の前記レセプタクル（２１０）において、固定エレメント（３００）を配置することによって、前記２つのタワー部分（１０１）を接続するステップと、
を備えた風力タービン（１００）のタワー部分（１０１）の接続方法。
【国際調査報告】
2019523362.tif 000011
2019523362.tif 000012
2019523362.tif 000013
2019523362.tif 000014
2019523362.tif 000015
2019523362.tif 000016